SWOT的新衛星技術提供了前所未有的全球水位監測，有助於俄亥俄河等大型流域的資源管理。透過提供詳細且頻繁的數據，SWOT 提高了研究人員和管理人員更準確地了解和預測水資源可用性的能力。

SWOT 衛星提供的數據被用來計算俄亥俄河流域湖泊和水庫2023 年7 月至2024 年11 月的平均水位。 資料來源：美國太空總署地球觀測站

利用SWOT 技術徹底改變水資源監測

俄亥俄河流域從賓州一直延伸到伊利諾州，是一個由水庫、湖泊和河流組成的巨大網絡，其流域面積幾乎相當於法國。 由於美國國家航空暨太空總署（NASA）和法國國家太空研究中心（CNES）聯合執行的SWOT（地表水和海洋地形）任務，這個擁有超過2500 萬人口的地區現在正受到前所未有的精確監測。

自2023 年初以來，SWOT 衛星一直在測量地球表面幾乎所有水域（包括海洋、湖泊、水庫和河流）的高度，每21 天至少實現一次全球覆蓋。 除水的高度外，SWOT 還追蹤淡水水體中水的水平分佈。 今年早些時候，這項任務開始與公眾分享其經過驗證的數據，為全球水監測和管理開闢了新的可能性。

伊利諾大學厄巴納-香檳分校的水文學家、SWOT 科學團隊成員Jida Wang 說：「同時擁有水域範圍和水位這兩個視角，並且詳細、頻繁地覆蓋大片區域，這是前所未有的。也是SWOT的一個突破性的、令人興奮的方面。

研究人員可以利用任務中有關水位和水域範圍的數據來計算湖泊或水庫的蓄水量是如何隨時間變化的。 這又能讓水文學家更精確地了解河流的排水量–有多少水流經某一特定河段。

這幅插圖描繪的是地表水和海洋地形（SWOT）衛星，它是由美國國家航空暨太空總署（NASA）和法國國家太空研究中心（CNES）共同領導的任務。 圖片來源：NASA/JPL-Caltech

本文頂部的視覺化圖表使用了2023 年7 月至2024 年11 月的SWOT 數據，顯示了俄亥俄河流域（流入密西西比河）湖泊和水庫的平均水位高於海平面的情況。

黃色表示水位高於1600 英尺（500 公尺），深紫色表示水位低於330 英尺（100 公尺）。 比較這些水位的變化可以幫助水文學家測量當地或整個流域一段時間內的水供應。

一直以來，估算流域內社區的淡水可用性都是一項挑戰。 研究人員透過安裝在某些湖泊和水庫的水位計、機載勘測以及其他觀測水位或範圍的衛星來收集資訊。 但是，地面和機載儀器的覆蓋範圍在空間和時間上都很有限。 水文學家可以從不同的衛星上拼湊出他們所需的部分數據，但這些數據可能是同時採集的，也可能不是同時採集的，或者研究人員可能仍然需要用地面感測器的測量結果來補充資訊。

即便如此，計算淡水供應量也是一項複雜的工作。 大部分工作都依賴電腦模型。任職於布萊克斯堡的弗吉尼亞理工大學的淡水研究員、SWOT 科學團隊成員喬治-艾倫（George Allen）說：”傳統的水模型在俄亥俄河這樣高度管制的流域往往不能很好地發揮作用，因為它們難以表現大壩運作的不可預測性。

美國的許多河流流域都有水壩和水庫，由多個實體共同管理。 雖然管理水庫的人可能知道他們所管理的水域的水質狀況，但要規劃整條河的水源供應卻很困難。 由於SWOT 同時關注河流和湖泊，其數據有助於提供更統一的視角。

SWOT 科學團隊成員、馬薩諸塞大學阿默斯特分校水文學家科林-格里森說：”這些數據能讓水資源管理者真正了解這些淡水系統中的其他人在做什麼。”

儘管SWOT 研究人員對數據帶來的可能性感到興奮，但仍有許多工作要做。 衛星對水位和水域範圍的高解析度觀測意味著研究人員必須涉足浩瀚的資料海洋，而處理和分析這些測量資料也需要一些時間。

SWOT（地表水和海洋地形）衛星是由美國國家航空暨太空總署（NASA）和法國國家太空研究中心（CNES）領導的開創性合作，加拿大太空總署（CSA）和英國太空總署也做出了重要貢獻。 SWOT 衛星由美國國家航空暨太空總署噴射推進實驗室與加州理工學院合作管理，旨在測量全球水位和水體範圍，為水文學、氣候科學和水資源管理提供寶貴數據。

美國國家航空暨太空總署提供了關鍵的飛行系統組件，包括Ka 波段雷達干涉儀（KaRIn）、GPS科學接收器、雷射反向反射器、雙波束微波輻射計和儀器運行基礎設施。 法國國家太空研究中心與泰雷茲阿萊尼亞航太公司和英國航太局合作，提供了衛星平台、地面操作和儀器，如雙頻海神測高儀、多普勒軌道成像和衛星輻射定位整合系統（DORIS）以及KaRIn 射頻子系統。 加空局透過提供KaRIn 高功率發射機組件發揮了重要作用。 這些貢獻共同使SWOT 成為推動我們了解地球淡水和海洋系統的有力工具。

編譯自/ scitechdaily